オープンソースの完全カスタムGPUが、4年間の開発期間を経てついに姿を現しました。FuryGPUは、ゲームソフトウェア開発者のDylan Barrie氏によるワンマンプロジェクトです。Barrie氏によると、この非常に複雑なハードウェアとソフトウェアのプロジェクトは、余暇を利用して構築されたとのことです。FuryGPUはXilinx FPGA設計をベースにしており、プロトタイプのPCIeグラフィックカードは現在、Quake Timedemoで約44fpsを実現しています。Barrie氏がFuryGPUの開発に着手したのは、Ben Eater氏がゼロからプログラム可能な8ビットコンピューターを構築するプロジェクトに触発されたことがきっかけでした。
この記事の写真からもわかるように、FuryGPUは約20年前の典型的なPCグラフィックカードにDisplayPortとHDMI出力を装備することで現代風にアレンジされたように見えます。しかし、このプロジェクトはハードウェアだけにとどまらず、Barrie氏もこのグラフィックカードの設計で最も苦労したのはWindowsドライバの作成だったと認めています。
メーカーボードからグラフィックカードまでのハードウェア
バリー氏は、FPGA搭載のArty Z7開発ボードを入手し、予備的な開発とテストを行った後、GPUをゼロから構築するという夢の実現に着手しました。その後、Xilinx Kria System-on-Module（SoM）の登場により、プロジェクトは大きく前進しました。「Kria SoMは、非常に安価なZynq UltraScale+ FPGAと、大量のDSPユニット、そして（比較的）膨大な数のLUTとFF、そして特に注目すべきは、強化されたPCIeコアを組み合わせた製品です」とバリー氏は熱く語ります。
このメーカーボードから、2024年に登場予定のFuryGPU PCIeアドインカード設計に至るまで、Barrie氏はSystemVerilogハードウェア記述・検証言語とKiCAD EDA/電子CADソフトウェアスイートを独学で習得しました。彼によると、SoMにFPGA回路が組み込まれていたにもかかわらず、現在見られる4レーンPCIeを搭載したFuryGPUの回路図を設計するには、途方もない努力が必要だったそうです。さあ、FuryGPUをテストリグに接続し、ドライバを書き、ゲームをテストする時が来ました。
Windows ドライバーと 60fps の Quake
Barrie 氏は、過去 14 年間ゲーム開発業界でグラフィックス レンダリングのソフトウェア側に携わってきたにもかかわらず、FuryGPU 用の Windows ドライバーの作成はプロジェクト全体の中で「最も苦痛な」作業だったと述べています。
当初、FuryGPUの開発元は、GPUの動作を示すために、シンプルな回転キューブのデモを作成することを目指していました。しかし、プロジェクトが進むにつれて、PCゲームの象徴的なゲーム「Quake」をプレイ可能なフレームレートでプレイすることが新たな目標となりました。
Barrie 氏は、Windows ドライバーを準備した後、GPU と通信するためのカスタム グラフィック API を作成し、ディスプレイとオーディオ用の Windows カーネル ドライバーを作成し、今では「Quake を 60 フレーム/秒で安定してレンダリングできる、完全に機能するグラフィック ハードウェア」が完成したと説明しています。
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Barrie氏のQuake Timedemoビデオキャプチャを埋め込みました。これは、約1か月前にFuryGPUがこのベンチマークで720pで44fpsを達成したことを実証したものです。開発者は、Quakeを「はるかに高速化」できる明確な機会があると述べており、明らかにボトルネックとなっている箇所をいくつか発見し、最適化に取り組む予定です。
FuryGPUはオープンソース化される予定です。「いつかスタック全体（PCBの回路図／レイアウト、すべてのHDL、Windows WDDMドライバ、APIランタイムドライバ、そしてAPIを使用するように移植されたQuake）をオープンソース化するつもりですが、いくつかの法的な問題があります」と、バリー氏は水曜日のHacker Newsへの投稿で述べています。彼は関連性の高い職業に就いているため、この作業が仕事上の契約やライセンスなどに違反しないよう注意したいとのことです。このスレッドには、特に関心のある方のために、FuryGPUプロジェクトに関する詳細な情報も掲載されています。
FuryGPU の Web サイトには、アーキテクチャを詳しく知りたい人向けに、GPU のテクスチャ ユニット専用の記事があります。
この（私たちにとって）興味深い新しいプロジェクトに関する記事を締めくくるにあたり、FuryGPUプロジェクトの意図する範囲について説明しておく価値があります。ブレッドボードCPUと同様に、これはメーカープロジェクトであることは明らかですが、FuryGPUは非常に優れたパフォーマンスを提供するため、本格的な新しいGPUアーキテクチャと勘違いする人もいるかもしれません。Barrie氏は、前述のHacker Newsのスレッド（PfhorSlayerというペンネームで執筆）で、そうではないと明言しています。「これはおもちゃです」とFuryGPUのメーカーは断言しています。「GPUの市場を一変させたり、商用GPUと競合したりするものではありません。」
FuryGPU（あるいはその派生製品）が、私たちのベストグラフィックカードランキングに名を連ねることはないでしょうが、FuryGPUの開発には大きな関心を寄せていきます。プロジェクトが公開された今、広報活動や専門家の協力によって、既に策定されている計画が加速する可能性もあります。
マーク・タイソンはトムズ・ハードウェアのニュース編集者です。ビジネスや半導体設計から、理性の限界に迫る製品まで、PCテクノロジーのあらゆる分野を網羅的にカバーすることに情熱を注いでいます。
